多功能真三軸巖石蠕變儀制造技術

本發明專利技術公開了一種多功能真三軸巖石蠕變儀，包括底座、設置于底座上的試件安裝座、兩組結構相同的水平方向應力加載系統、豎直方向應力加載系統和蠕變數據測量系統；本發明專利技術不僅可以進行單軸拉、壓蠕變實驗，還可進行較真實地模擬自然地質巖體、工程巖體三維受力狀態和加卸載應力路徑的真三軸壓縮、拉壓組合蠕變和卸荷-蠕變實驗，以及持續卸荷至巖石的一個或兩個方向受拉應力狀態；實驗功能更全面、實用性更強，而且實現了拉壓組合蠕變和壓拉應力平穩轉換的卸荷-蠕變實驗。且其拉壓力加載系統能提供足夠大的拉壓力以滿足絕大多數巖石等材料的蠕變實驗要求；還能提供長時恒定的荷載。還具有結構較為簡單、實驗過程中基本不耗能源，實驗成本低等特點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及ー種實驗儀器，特別涉及一種用于巖石、混凝土等材料單軸拉壓，真三軸壓縮、拉壓組合、卸荷-蠕變實驗的蠕變實驗裝置。
技術介紹
蠕變是材料流變效應的最主要形式，指在常應カ的持續作用下，材料變形隨試件增長而不斷増大的現象。大量的現場試驗和室內試驗表明建筑及巖土工程材料普遍具有一定的蠕變性質。而大多工程巖體往往處于復雜的三維應カ狀態，僅單軸受カ狀態和單ー應力路徑下的流變研究并不能真實準確地反映工程巖體的實際應カ狀態，因此開展復雜應力狀態下工程材料蠕變特性研究對工程設計施工及穩定性評價與控制具有重要意義。而且巖體工程開挖是ー個或多個方向應カ卸載的過程，但大規模開挖并非連續開挖施工，而是分階段間斷開挖，因此在開挖期和階段間斷期工程巖體分別處于卸荷和近似蠕變應カ狀態，故開展卸荷-蠕變試驗研究對施工期工程巖體穩定具有重要的理論和應用價值。目前巖石、混凝土類材料的三軸壓縮蠕變試驗裝置，大多數使用剛性液壓伺服實驗機進行加載，雖然這些儀器裝置在載荷幅度控制和數據采集方面性能優越，但其也具有明顯的缺點ー是不能真實地反映工程巖體的三維受カ狀態，均是常規三軸應カ狀態(圍壓為環形液壓加載，試件四周應カ狀態完全一致)；ニ是不但儀器造價非常高，而且試驗過程中這種儀器耗電量大，且蠕變試驗耗時長，因此試驗成本也大大增加；三、伺服系統加載的拉壓カ穩定性不夠，導致實驗精度不夠。另ー方面，實際的工程巖體可因開挖卸荷致使差異回彈變形強烈(特別是高應カ狀態)，應カ重新分布，當在卸荷至某一程度后巖體受カ轉化為拉壓復合或單向甚至兩向受拉應カ狀態，而至今仍未有實驗儀器可實現從三維壓縮應カ狀態向拉壓組合或單向甚至兩向受拉應カ狀態平穩過渡的流變實驗裝置。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的是針對現有蠕變實驗存在的不足，提供一種既能進行較準確地反映工程巖體三維應カ狀態及加載應カ路徑的三維壓縮、拉壓組合蠕變和卸荷-蠕變實驗，也能進行單軸拉、壓蠕變實驗的真三軸多功能蠕變試驗裝置，此裝置也兼具施加荷載量程較大且穩定、使用操作方便、制造和實驗成本相對低廉等優點。本專利技術多功能真三軸巖石蠕變儀，包括底座、設置于底座上的試件安裝座、兩組結構相同的水平方向應カ加載系統、豎直方向應カ加載系統和蠕變數據測量系統，兩組水平方向應カ加載系統以試驗力方向相互垂直的方式布置于底座上； 所述水平方向應カ加載系統包括活塞桿水平設置的第一油缸、用于向第一油缸的活塞桿傳遞壓カ的第一壓カ加載板、設置于第一油缸活塞桿端部向試件傳力的第一傳載裝置、用于驅動第一壓カ加載板移動的水平壓應カ加載系統和設置于底座上的第一支架，第ー油缸、第一壓カ加載板和水平壓應カ加載系統設置于第一支架上，第一支架包括與第一油缸活塞桿平行的第一導向桿，所述第一壓カ加載板設置于第一導向桿上并與其單自由度滑動配合； 所述水平壓應カ加載系統包括第一加載物、第一導向輪和由定滑輪、動滑輪、以及拉繩組成的第一滑輪組，所述第一滑輪組的拉繩的一端繞過第一導向輪后固定于第一壓カ加載板上、拉繩的另一端與第一加載物連接，位于第一壓カ加載板和第一導向輪之間的拉繩與第一油缸的活塞桿平行； 所述豎直方向應カ加載系統包括活塞桿豎直設置的第二油缸、設置于第二油缸的活塞桿端部向試件傳力的第二傳載裝置、用于向第二油缸活塞桿傳遞壓カ的第二壓カ加載板、設置于第二壓カ加載板上的第二加載物和設置于底座上的第二支架，第二油缸和第 二壓カ加載板設置于第二支架上；第二支架包括豎直設置的第二導向桿，第二壓カ加載板和第二導向桿單自由度滑動配合； 所述蠕變數據測量系統包括用于檢測試件應カ的應カ傳感器、用于檢測試件應變的應變檢測器、數據采集器和微機，應カ傳感器和應變檢測器將檢測數據輸入數據采集器，數據采集器將獲得的數據輸入微機。進ー步，所述水平方向應カ加載系統還包括用于驅動第一傳載裝置移動的水平拉應カ加載系統，所述水平拉應カ加載系統包括第三加載物、第二導向輪和由定滑輪、動滑輪、以及拉繩組成的第二滑輪組，所述第二滑輪組的拉繩的一端通過第二導向輪后固定于第一傳載裝置上、拉繩的另一端與第三加載物連接，位于第一傳載裝置和第二導向輪之間的拉繩與第一油缸的活塞桿平行； 進ー步，所述水平方向應カ加載系統還包括缸徑小于第一油缸的第三油缸，第三油缸的油腔和第一油缸的油腔相通，第一壓カ加載板和第三油缸的活塞桿連接； 進ー步，所述豎直方向應カ加載系統還包括缸徑小于第二油缸的第四油缸，第四油缸的油腔和第二油缸的油腔相通，第二壓カ加載板和第四油缸的活塞桿連接； 進ー步，所述應變檢測器為檢測第一傳載裝置和第二傳載裝置位移的電子千分表或位移傳感器； 進ー步，所述第一傳載裝置為與第一油缸活塞桿垂直的第一傳載板；第二傳載裝置為與第二油缸活塞桿垂直的第二傳載板； 進ー步，所述第一傳載裝置包括與第一油缸活塞桿垂直的第一傳載板和與第一傳載板可拆卸式連接的試件連接板I，所述試件連接板I和第一傳載板平行分離設置； 進ー步，所述第一壓カ加載板上固定設置有第一直線軸承，第一壓カ加載板通過第一直線軸承和第一導向桿單自由度滑動配合；所述第二壓カ加載板上固定設置有第二直線軸承，第二壓カ加載板通過第二直線軸承和第二導向桿單自由度滑動配合； 進ー步，所述第二導向桿上還設置有緩沖套，緩沖套位于第二壓カ加載板的下方；進ー步，所述試件安裝座包括與水平方向應カ加載系統對應設置的承載組件，承載組件包括固定設置于底座上的受カ板、設置于受カ板上的水平傳カ桿和與水平傳カ桿可拆卸式連接的試件連接板II。本專利技術的有益效果 I、本專利技術的多功能真三軸巖石蠕變儀，不僅可以進行單軸拉、壓蠕變實驗，還可進行較真實地模擬自然地質巖體、工程巖體三維受カ狀態和加卸載應カ路徑的真三軸壓縮、拉壓組合蠕變和卸荷-蠕變實驗，以及持續卸荷至巖石的ー個或兩個方向受拉應カ狀態；因此相比已有的相關實驗儀器，實驗功能更全面、實用性更強，而且實現了拉壓組合蠕變和壓拉應カ平穩轉換的卸荷_螺變實驗。2、本專利技術的多功能真三軸巖石蠕變儀，水平方向應カ加載系統和豎直方向應カ加載系統具有放大加載物荷載的作用，加載物荷載通過動滑輪組荷載被放大數倍(放大倍數為動滑輪數目的2倍)，并且壓カ經小直徑油缸傳遞到大直徑油缸后壓力也會被放大(放大倍數為大直徑油缸橫截面積與小直徑油缸面積之比)，因而本拉壓カ加載系統能提供足夠大的拉壓カ以滿足絕大多數巖石等材料的蠕變實驗要求；同時加載力直接通過增減加載物調節，不僅荷載調節方便，且能提供長時恒定的荷載。3、本專利技術的多功能真三軸巖石蠕變儀，結構較為簡單、制造成本低，且實驗過程中基本不耗能源,實驗成本也低。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利技術作進ー步描述。圖I為本專利技術多功能真三軸巖石蠕變儀的結構示意圖。具體實施例方式圖I為本專利技術多功能真三軸巖石蠕變儀的結構示意圖，圖I中只畫出了ー個方向的水平方向應カ加載系統。如圖所示，本實施例多功能真三軸巖石蠕變儀，包括底座I、設置于底座I上的試件安裝座、兩組結構相同的水平方向應カ加載系統、豎直方向應カ加載系統和蠕變數據測量系統，兩組水平方向應カ加載系統以試驗力方向相互垂直的方式布置于底座上； 所述水平方向應カ加載系統包括活塞桿水平設置的第一油缸2、用于向第一油缸2的活塞桿傳遞壓力的第一壓カ加載板3、本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃達，楊超，張永興，岑奪豐，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：